Quando avevo 18 anni, col primo stipendio (in lire!) acquistai felicissimo una chitarra della Epiphone, una SG, che ancora oggi possiedo come una reliquia. Anni dopo, riuscii ad acquistare una Fender Stratocaster, American Professional, e subito mi balzò all'orecchio la differenza tra le due chitarre.
Non sto qui a raccontare le ovvie differenze, ma un episodio che mi colpii particolarmente e accese la mia curiosità: un carissimo amico che - sentendo la Fender - disse "wow, che armoniche". Fui felice del suo apprezzamento ma mi chiesi "e mo' che sono queste armoniche??".
Le armoniche sono uno degli aspetti più affascinanti del suono della chitarra, capaci di aggiungere brillantezza e profondità al timbro dello strumento. Comprendere il loro funzionamento permette non solo di migliorare la tecnica esecutiva, ma anche di sfruttare appieno le potenzialità timbriche della chitarra.
Partiamo dalla Fisica
Le armoniche si studiano nel campo dei fenomeni oscillatori, esattamente gli stessi fenomeni che riguardano una corda che pizzicata può vibrare liberamente tra due estremi (che nel caso delle chitarre sono proprio il capotasto e la selletta del ponte).
Una corda suonata a vuoto (cioè quella che vibra trattenuta solo da capotasto e selletta) emetterà la cosiddetta frequenza fondamentale, ossia la vibrazione alla frequenza più bassa (la frequenza si esprime in hertz, ossia eventi al secondo); una chitarra con accordatura standard avrà le seguenti frequenze fondamentale sulle sue corde quando suonate a vuoto:
E: 82.41 Hz
A: 110.00 Hz
D: 146.82 Hz
G: 196.00 Hz
B: 246.94 Hz
e: 329.63 Hz
Osservando i valori delle corde suonate a vuoto salta immediatamente all'occhio come il mi cantino (e) oscilla quasi esattamente quattro volte tanto il mi basso (E).
Ma perchè? E qual è l'alchimia che lega tra di loro i valori delle altre corde a vuoto?
Velocità, Massa e Tensione
Il numero di oscillazioni al secondo (appunto, la frequenza) è un valore determinato dal rapporto tra la velocità alla quale vibra la corda e la sua lunghezza. Stabilire la lunghezza della corda è semplice: basta misurarla, ma per sapere a che velocità vibra la corda è necessario prendere in considerazione due valori, massa e tensione.
La massa è una delle grandezze fisiche fondamentali e si esprime in chilogrammi. Si, i chilogrammi che ben conosciamo quando parliamo di peso. Quindi possiamo dire che il peso della corda influisce sulla sua velocità di oscillazione: più è pesante la corda meno veloce oscillerà, e viceversa.
La tensione invece è una forza applicata ad una superficie, più la corda sarà tesa maggiore sarà la forza che essa esercita sui corpi legati ai due estremi. Al crescere della tensione crescerà la velocità con la quale una corda oscilla.
Tuttavia, per calcolare la velocità di oscillazione della corda è necessario dividere la Tensione per la Massa. Tale calcolo è coerente col principio che al crescere della Tensione aumenta la velocità, al crescere della Massa diminuisce.
E' facile comprendere questo fenomeno fisico se pensiamo alle due corde già citate: il mi cantino ha una tensione maggiore ed una massa minore, motivo per il quale vibrerà molto più velocemente del mi basso che invece ha una tensione minore (la corda è più "molle") ed una massa maggiore (è anche più "grossa").
E l'Alchimia dei Numeri?
Per comprendere il perchè di quei numeri è necessario addentrarsi nella musica teorica.
In via teorica, per l'appunto, una nota è un modo di rappresentare, ossia dare un nome, ad un suono; le note sono inquadrate all'interno di scale, nient'altro che proprio una successione di suoni.
Le Scale
Storicamente parlando si sono consolidate diverse scale, la più famosa (o la più nota per restare in tema) è la scala diatonica, composta da otto note (Do, Re, Mi, Fa, Sol, La, Si, Do) che si distanziano ad intervalli ben precisi. Ai due estremi della scala diatonica c'è la stessa nota, ma è comunemente risaputo come il secondo Do sia più acuto rispetto al primo (che per l'appunto è più grave, cioè basso). Questa differenza tra i due Do è caratterizzata dal fatto che il secondo avrà una frequenza doppia rispetto al primo.
Oltre alle note della scala diatonica ve ne sono ulteriori - che prendono il nome di "diesis #" e "bemolli b" a seconda della "direzione" in cui si seguono le note e che possiamo ritrovare in altre scale tra cui la "scala cromatica".
Essa è formata da dodici semitoni (ossia l'intervallo più piccolo tra due suoni diversi) equidistanti tra di loro all'interno di un'ottava.
Partendo dal Do e seguendo le note in modo ascendente, esse sono:
Do, Do#, Re, Re#, Mi, Fa, Fa#, Sol, Sol#, La, La#, Si.
Se invece le note fossero state rappresentate in modo discendente, al posto dei diesis (#) avremmo trovato i bemolle (b), ossia:
Do, Si, Sib, La, Lab, Sol, Solb, Fa, Mi, Mib, Re, Reb.
Il La3
Sempre storicamente, e per convenzione, c'è una nota particolare - il La3 - la cui frequenza è stabilita convenzionalmente come 440 Hz (cioè, 440 vibrazioni al secondo) e da questa frequenza sono calcolate tutte le altre note.
Il La4, cioè la nota che si trova un'ottava più in alto avrà una frequenza doppia, ossia 880 Hz, analogamente il La2, cioè la nota che si trova un'ottava più in basso, avrà frequenza di 220 Hz.
La Progressione Geometrica
Sempre per convenzione si è stabilito che ogni nota è costruita a partire da un numero intero di semintoni (come già detto, esso è l'intervallo più piccolo tra due suoni) e ogni dodici semitoni c'è il cambio di ottava (ovvero il raddoppio della frequenza).
Partendo dalla frequenza del La3, ossia 440 Hz, e sapendo che in un'ottava ci sono 12 suoni diversi (appunto, i semintoni), si costruisce la formula per individuare le frequenze di tutte le altre note che risulta essere una successione geometrica avente ragione (ossia proporzione tra due elementi della successione) pari a 2 elevato ad 1/12.
Per calcolare la frequenza di una nota qualsiasi che dista n semitoni dal La3, è sufficiente (prendere la calcolatrice e) calcolare 440 * 2 elevato ad x/12.
Se vogliamo calcolare il La2, n sarà pari a -12, e quindi l'operazione da eseguire sarà 440 2 elevato a -12/12 (ossia -1). Il risultato (440/2) è appunto cioè 220. Si noti che muovendosi indietro (cioè spostandosi verso l'ottava precedente) il valore della x prenderà segno negativo.
Analogamente, se vogliamo calcolare il La4, l'operazione sarà 440 * 2 elevato a 12/12 (ossia 1). Il risultato (ossia 440 * 2) è appunto 880.
Qualsiasi altra nota sarà distante n semitoni, sarà sufficiente far variare l'operatore esponenziale: il Do3 è a -3 semitoni (n = -3) il Fa4 è a 8 semitoni (n = 8) e così via.
Con questo sistema matematico è possibile quindi calcolare la frequenza attesa della corda vibrante, ed è proprio su questa frequenza che sono calibrati i vari accordatori: essi sanno già che un La avrà frequenza 440, oppure 220, oppure 110 - ossia il La2 - proprio della chitarra.
Bella la Fisica, ma non stavamo parlando di Armonici?
Certo, infatti, avendo introdotto i vari concetti che ci permettono di capire perchè le corde della chitarra hanno quella determinata frequenza di oscillazione, sarà immediato comprendere cosa si intende per armonico.
Altra piccola nota teorica: qualsiasi corda vibrante non produce un unico suono ma un insieme di suoni che si distinguono per intensità di volume e di frequenza. Cioè, una corda vibrante non avrà solo la frequenza fondamentale (quelle riportate all'inizio articolo) ma sarà composto anche da ulteriori frequenze che accompagnano la fondamentale.
Le armoniche sono quindi suoni che emergono come componenti naturali di una nota fondamentale. Ogni volta che una corda viene pizzicata, non vibra solo nella sua interezza (produzione della nota fondamentale), ma anche in frazioni della sua lunghezza, generando armoniche superiori. Queste armoniche determinano il timbro dello strumento e ne influenzano la brillantezza.
Possiamo definire quindi come armonico naturale una successione di suoni le cui frequenze sono multipli della frequenza della nota fondamentale. Se ad esempio la nota fondamentale è il La2 (cioè la seconda corda a vuoto sulla chitarra) che ha come frequenza 110 Hz, i suoi armonici saranno dei multipli, tipo 220 Hz, 330 Hz, e perchè no, anche il La3 ossia 440 Hz.
E' possibile fare emergere gli armonici naturali se - dopo aver pizzicato una corda - la sfioriamo con un dito (ma senza fermarla) in determinati punti della tastiera; sfiorando nei seguenti punti otteniamo armonici di ottave diverse, ad esempio:
XII tasto, ottava
V tasto, due ottave
XVII tasto, tre ottave
Queste armoniche sono facilmente riconoscibili per la loro purezza e brillantezza.
E gli Armonici Artificiali?
Il concetto è uguale a quello degli armonici naturali, solo che - invece di prendere in considerazione le oscillazioni della corda a vuoto (cioè tesa tra ponte e capotasto), si prende in considerazione una lunghezza diversa, ossia inferiore, data dalla pressione della stessa su un qualsiasi tasto della tastiera in modo tale da accorciare la lunghezza e variare di conseguenza (aumentandola) la frequenza di oscillazione.
Questo metodo viene spesso utilizzato nella tecnica pinch harmonic, tipica di generi rock e metal, dove il plettro sfiora appena la corda generando un suono squillante e aggressivo.
Il Ruolo del Pickup e la Posizione Rispetto alle Armoniche
Il suono della chitarra elettrica è fortemente influenzato dalla posizione del pickup rispetto ai nodi delle armoniche. Se il pickup si trova in corrispondenza di un nodo armonico (dove la corda non vibra), l'armonica non viene catturata efficacemente, risultando in un suono più debole o spento. Al contrario, se il pickup si trova in un punto di massima vibrazione della corda, le armoniche saranno più evidenti, donando maggiore brillantezza e presenza al suono.
Per esempio:
Pickup al manico: tende a enfatizzare le frequenze basse e produce armoniche più dolci.
Pickup al ponte: capta meglio le frequenze alte e rende le armoniche più brillanti e taglienti.
Pickup centrale: offre un equilibrio tra le due configurazioni precedenti.
Comprendere questa interazione consente ai chitarristi di scegliere con maggiore consapevolezza la posizione del pickup e la tecnica più adatta al suono desiderato.
Tuttavia, c'è da considerare che la descrizione delle armoniche che captano i pickup sopra descritte è valida solo per le corde a vuoto, man mano che si utilizzano gli accordi sulla tastiera (immaginiamo un LA in forma di MI preso al quinto tasto) la lunghezza delle corde varia, facendo variare anche la posizione dei nodi e dei ventri.
Conclusione
Le armoniche sono un fenomeno essenziale per la comprensione del suono della chitarra e il loro utilizzo mirato può arricchire notevolmente il timbro dello strumento. Sperimentare con armoniche naturali e artificiali, unito alla scelta accurata del pickup, permette di ottenere una varietà sonora ampia e suggestiva, fondamentale per ogni chitarrista alla ricerca del proprio sound unico.
Approfondimenti
Leggi altri articoli della nostra rubrica sulla tematica
Diapason (o Scala) di una Chitarra Elettrica